关于变压器的纵差保护需要解决的几个技术难点

    变压器（Transformer）是利用互感原理来改变交流电压的装置，主要构件是初级线圈、次级线圈和铁心（磁芯）。在电器设备和无线电路中，常用作升降电压、匹配阻抗，安全隔离等。变压器是变换电压、电流和阻抗的器件，当初级线圈中通有交流电流时，铁芯（或磁芯）中便产生交流磁通，使次级线圈中感应出电压（或电流）。它由铁芯（或磁芯）和线圈组成，线圈有两个或两个以上的绕组，其中接电源的绕组叫初级线圈，其余的绕组叫次级线圈。
    实现发电机、电动机及母线的纵差保护比较容易。这是因为这些主设备在正常工况下或外部故障时其流进电流等于流出电流，能满足的条件。而变压器却不同。变压器在正常运行、外部故障、变压器空投及外部故障切除后的暂态过程中，其流入电流与流出电流分别相差较大或很大。
    为此，要实现变压器的纵差保护，需要解决几个技术难点。
    1　变压器两侧电流的大小及相位不同
    变压器正常运行时，若不计传输损耗，则流入功率应等于流出功率。但由于两侧的电压不同，其两侧的电流不会相同。
    超高压、大容量变压器的接线方式，均采用Y0/△方式。因此，流入变压器电流与流出变压器电流的相位不可能相同。当接线组别为Y0/△-11（或Y0/△-1）时，变压器两侧电流的相位相差300。（根据负荷情况，变压器为三圈变压器时，相角可能不同，但电压始终满足上条件）
    流入变压器的电流大小和相位与流出电流大小和相位不同，则就不可能等于零或很小。
    2　稳态不平衡电流大
    与发电机、电动机及母线的纵差保护相比，即使不考虑正常运行时某种工况下变压器两侧电流大小与相位的不同，在正常运行时，变压器纵差保护两侧的不平衡电流也大。其原因是：
    （1）变压器有励磁电流
    变压器铁芯中的主磁通是由励磁电流产生的，而励磁电流只流过电源侧，在实现的纵差保护中将产生不平衡电流。
    励磁电流的大小和波形，受磁路饱和、磁滞及涡流的影响，并由变压器铁芯材料及铁芯的几何尺寸决定，一般为变压器额定电流的3[%]～8[%]。大型变压器的励磁电流相对较小。
    （2）变压器带负荷调压
    为满足电力系统及用户对电压质量的要求，在运行中，根据系统的运行方式及负荷工况，要不断改变变压器的分接头。变压器分接头的改变，相当于变压器两侧之间的变比发生了变化，将使两侧之间电流的差值发生了变化，从而增大了其纵差保护中的不平衡电流。
    根据运行实际情况，变压器带负荷调压范围一般为±5[%]。因此，由于带负荷调压，在纵差保护产生的不平衡电流可达5[%]的变压器额定电流。
    （3）两侧差动TA的变比与计算变比不同
    变压器两侧差动TA的变比，与实际计算值不同，将在纵差保护产生不平衡电流。另外，两侧TA的型号及变比不一，也将使差动保护中的不平衡电流增大。由于两侧TA变比误差在差动保护中产生的不平衡电流可取6[%]。
    3　暂态不平衡电流大
    （1）两侧差动TA型号、变比及二次负载不同
    与发电机纵差保护不同，变压器两侧差动TA的变比不同、型号不同；由各侧TA端子箱引至保护盘TA二次电缆的长度相差很大，即各侧差动TA的二次负载相差较大。
    差动TA型号及变比不同，其暂态特性就不同；差动TA二次负载不同，二次回路的暂态过程就不同。这样，在外部故障或外部故障切除后的暂态过程中，由于两侧电流中的自由分量相差很大，可能使两侧差动TA二次电流之间的相位发生变化，从而可能在纵差保护中产生很大的不平衡电流。
    （2）空投变压器的励磁涌流
    空投变压器时产生的励磁涌流的大小，与变压器结构有关，与合闸前变压器铁芯中剩磁的大小及方向有关，与合闸角有关；此外，尚与变压器的容量、距大电源的距离（即变压器与电源之间的联系阻抗）有关。
    多次测量表明：空投变压器时的励磁涌流通常为其额定电流的2～6倍，可达8倍以上。
    由于励磁涌流只由充电侧流入变压器，对变压器纵差保护而言是一很大的不平衡电流。
    （3）变压器过激磁
    在运行中，由于电源电压的升高或频率的降低，可能使变压器过激磁。变压器过激磁后，其励磁电流大大增加。使变压器纵差保护中的不平衡电流大大增加。
    （4）大电流系统侧接地故障时变压器的零序电流
    当变压器高压侧（大电流系统侧）发生接地故障时，流入变压器的零序电流因低压侧为小电流系统而不流出变压器。因此，对于变压器纵差保护而言，上述零序电流为一很大的不平衡电流。